CN111205402A - 一种透波型不饱和聚酯树脂材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透波型不饱和聚酯树脂材料及其制备方法，本发明的透波型不饱和聚酯树脂材料包括以下重量份数的原料：不饱和聚酯树脂80‑120份，环氧树脂5‑10份，苯乙烯1‑5份，表面活性剂2‑3份，引发剂0.02‑0.1份、促进剂0.5‑1.5份、固化剂1‑5份。本发明通过将不饱和聚酯树脂、环氧树脂、苯乙烯、表面活性剂、促进剂、固化剂预制混合，通过引发剂引发聚合并充分固化后制备出介电性能优异的不饱和聚酯树脂材料，由于表面活性剂以及环氧树脂的加入，避免了制备过程中出现发粘、针孔、气泡等现象，并且采用苯乙烯引发聚合使得所制备的材料具有较强的机械性能。

Description

一种透波型不饱和聚酯树脂材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及不饱和聚酯树脂材料合成技术领域，特别是涉及一种透波型不饱和聚酯树脂材料及其制备方法。
背景技术
树脂基透波复合材料相较于无机透波复合材料而言，其具有很好的发展前景和经济效益。利用树脂基透波复合材料可以设计出不同的结构形式，来满足对材料机械性能的要求。同时也可以根据透波性能的要求精确的控制复合材料各原料含量，其中复合材料的介电性能和其他性能均可进行适当的设计和调整，因此树脂基复合透波材料受到了科研工作者的青睐。目前树脂基复合透波材料根据树脂基的不同分为以下几类：
(1)环氧树脂基透波复合材料
环氧树脂分子结构中含有可与多种类型固化剂反应的环氧官能团，其具有良好的粘结性、耐磨性能，同时其工艺相对较为成熟，利用其制备的透波复合材料的成本低廉且尺寸稳定、材料结构致密，但是环氧树脂基透波复合材料耐热性能低，无法满足飞行器在高马赫数条件下的耐热性能要求；冲击韧性和耐湿热稳定性也比较差，介电常数和介电损耗值较大。
(2)氰酸酯树脂基透波复合材料
氰酸酯树脂分子中含有两个或两个以上的氰酸酯官能团，在一定温度下氰酸酯树脂分子之间可以发生环化反应，最终生产含有三嗪环的交联网络大分子。由于三嗪环具有高度对称结构，极化性很弱，不存在偶极矩，因此其介电性能非常优异，即很低的介电常数ε＝2.8-3.1F/m，极小的介电损耗(tanδ)为0.009-0.005，氰酸酯树脂的玻璃化转变温度Tg超过240℃。但是利用氰酸酯树脂制备透波复合材料的固化过程中需要较高的固化温度，但是高温固化使得材料的韧性大大降低，脆性较大，同时该透波复合材料的生产成本较高。
(3)聚酰亚胺树脂基透波复合材料
聚酰亚胺树脂是主链上含有芳香环和酰亚胺基团的聚合物，其具有较高的耐热性，耐热可达366℃，介电性能ε为4.1F/m，介电损耗(tanδ)为0.008，机械性能良好、耐化学性及尺寸稳定性高，但是在利用聚酰亚胺树脂制备透波复合材料时的固化温度也高于300℃，使得生产成本增大，同时工艺条件苛刻，给其广泛应用带来一定的困难。
(4)双马来酰亚胺树脂基透波复合材料
双马来酰亚胺是由聚酰亚胺派生出树脂体系中的一种，其具有良好的电绝缘性能、耐化学腐蚀性能以及耐高温性能，其工作温度为100-250℃，耐热性由于多官能团环氧树脂，但是利用双马来酰亚胺制备透波复合材料的韧性较差。
(5)不饱和树脂基透波复合材料
不饱和聚酯树脂分子结构中含有大量的成交联的热固性塑料，这些不饱和键在合适的条件下经引发剂引发反应生成交联的热固性塑料。利用不饱和聚酯树脂制成的透波复合材料具有一定的机械性能和电性能，但是在合成过程中极易发生自聚固化，且所制备出的材料会出现发粘、产生大量的气泡等非正常现象，这使得透波复合材料的介电性能以及机械性能大大降低。同时所制备的不饱和聚酯树脂基透波复合材料的耐高温性能差，极容易被烧蚀。
本发明基于目前不饱和聚酯树脂材料的透波性能不稳定，其介电性能和机械性能相对较低，提供了一种透波性能优异的不饱和聚酯树脂材料。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供了一种透波型不饱和聚酯树脂材料及其制备方法，该不饱和聚酯树脂材料的介电常数和介电损耗有效降低，提高了不饱和聚酯树脂材料的介电性能。
本发明的透波型不饱和聚酯树脂材料包括以下重量份的原料：
不饱和聚酯树脂80-120份，环氧树脂5-10份，苯乙烯1-5份，表面活性剂2-3份，引发剂0.02-0.1份、促进剂0.5-1.5份、固化剂1-5份。
优选的，所述不饱和聚酯树脂的固含量60-70％，酸值为10-30mg KOH/g，粘度为2000-2300mpa.s，OH值为45-55mgKOH/g。
优选的，所述环氧树脂的环氧值为4.5-5.0，环氧值是100g环氧树脂中所含环氧基团的物质的量。
优选的，所述表面活性剂为吐温80、脂肪酸甘油酯、司盘60或司盘80中的一种。
优选的，所述引发剂为浓度5-8wt％的过氧化甲乙酮溶液。
优选的，所述促进剂为异辛酸钴。
优选的，所述固化剂为过氧化二苯甲酰和过氧化二苯酮按摩尔比为1:2混合而成。
所述透波型不饱和聚酯树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将不饱和聚酯树脂和环氧树脂、苯乙烯按比例混合，并在室温下搅拌10-30min,得到混合物一；
步骤二、在混合物一中按比例加入表面活性剂和促进剂，充分搅拌10-30min,得到混合物二；
步骤三、在混合物二中按比例加入固化剂充分搅拌，得到混合物三；
步骤四，在混合均匀后的混合物三中加入引发剂，在温度为0-10℃下引发聚合，并将聚合后的产物置于恒温恒湿箱中加热固化处理，即得到透波型不饱和聚酯树脂材料。
优选的，所述恒温恒湿箱中的湿度为60％-70％，温度为50-70℃。
优选的，所述固化时间为1-3h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过将不饱和聚酯树脂、环氧树脂、苯乙烯、表面活性剂、促进剂、固化剂预制混合，通过引发剂引发聚合反应并充分固化后制备出介电性能优异的不饱和聚酯树脂材料，由于表面活性剂以及环氧树脂的加入，避免了制备过程中出现发粘、针孔、气泡等现象，并且采用苯乙烯引发聚合使得所制备的材料具有较强的机械性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种透波型不饱和聚酯树脂材料包括以下重量份的原料：
不饱和聚酯树脂100份，环氧树脂6份，苯乙烯4份，表面活性剂3份，引发剂0.05份，异辛酸钴1.2份，固化剂3份。其中不饱和聚酯树脂的固含量65％，酸值为20mg KOH/g，粘度为2000mpa.s，OH值为50mgKOH/g。
所述环氧树脂的环氧值为4.5，所述固化剂为过氧化二苯甲酰和过氧化二苯酮按摩尔比为1:2混合而成。
所述引发剂为浓度6wt％的过氧化甲乙酮溶液。
该透波型不饱和聚酯树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将不饱和聚酯树脂和环氧树脂、苯乙烯按比例混合，并在室温下搅拌10-30min,得到混合物一；
步骤二、在混合物一中按比例加入表面活性剂和促进剂，充分搅拌30min,得到混合物二；
步骤三、在混合物二中按比例加入固化剂充分搅拌，得到混合物三；
步骤四，在混合均匀后的混合物三中加入引发剂，在温度为5℃下引发聚合，并将聚合后的产物置于恒温恒湿箱中加热固化处理，即得到透波型不饱和聚酯树脂材料，所述恒温恒湿箱中的湿度为65％，温度为60℃，所述固化时间为3h。
实施例2
一种透波型不饱和聚酯树脂材料包括以下重量份的原料：
不饱和聚酯树脂80份，环氧树脂5份，苯乙烯1份，表面活性剂2份，引发剂0.02份，异辛酸钴0.5份，固化剂1份。其中不饱和聚酯树脂的固含量60％，酸值为10mg KOH/g，粘度为2300mpa.s，OH值为55mgKOH/g。
所述环氧树脂的环氧值为4.5，所述固化剂为过氧化二苯甲酰和过氧化二苯酮按摩尔比为1:2混合而成。
所述引发剂为浓度5wt％的过氧化甲乙酮溶液。
该透波型不饱和聚酯树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将不饱和聚酯树脂和环氧树脂、苯乙烯按比例混合，并在室温下搅拌10-30min,得到混合物一；
步骤二、在混合物一中按比例加入表面活性剂和促进剂，充分搅拌30min,得到混合物二；
步骤三、在混合物二中按比例加入固化剂充分搅拌，得到混合物三；
步骤四，在混合均匀后的混合物三中加入引发剂，在温度为0℃下引发聚合，并将聚合后的产物置于恒温恒湿箱中加热固化处理，即得到透波型不饱和聚酯树脂材料，所述恒温恒湿箱中的湿度为70％，温度为70℃，所述固化时间为1h。
实施例3
一种透波型不饱和聚酯树脂材料包括以下重量份的原料：
不饱和聚酯树脂120份，环氧树脂10份，苯乙烯5份，表面活性剂2份，引发剂0.1份，异辛酸钴1.5份，固化剂4份。其中不饱和聚酯树脂的固含量62％，酸值为25mg KOH/g，粘度为2100mpa.s，OH值为45mgKOH/g。
所述环氧树脂的环氧值为5.0，所述固化剂为过氧化二苯甲酰和过氧化二苯酮按摩尔比为1:2混合而成。
所述引发剂为浓度7wt％的过氧化甲乙酮溶液。
该透波型不饱和聚酯树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将不饱和聚酯树脂和环氧树脂、苯乙烯按比例混合，并在室温下搅拌10-30min,得到混合物一；
步骤二、在混合物一中按比例加入表面活性剂和促进剂，充分搅拌10-30min,得到混合物二；
步骤三、在混合物二中按比例加入固化剂充分搅拌，得到混合物三；
步骤四，在混合均匀后的混合物三中加入引发剂，在温度为2℃下引发聚合，并将聚合后的产物置于恒温恒湿箱中加热固化处理，即得到透波型不饱和聚酯树脂材料，所述恒温恒湿箱中的湿度为62％，温度为55℃，所述固化时间为3h。
实施例4
一种透波型不饱和聚酯树脂材料包括以下重量份的原料：
不饱和聚酯树脂90份，环氧树脂10份，苯乙烯3份，表面活性剂3份，引发剂0.06份，异辛酸钴1.2份，固化剂4份。其中不饱和聚酯树脂的固含量70％，酸值为15mg KOH/g，粘度为2300mpa.s，OH值为50mgKOH/g。
所述环氧树脂的环氧值为5.0，所述固化剂为过氧化二苯甲酰和过氧化二苯酮按摩尔比为1:2混合而成。
所述引发剂为浓度5wt％的过氧化甲乙酮溶液。
该透波型不饱和聚酯树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将不饱和聚酯树脂和环氧树脂、苯乙烯按比例混合，并在室温下搅拌10-30min,得到混合物一；
步骤二、在混合物一中按比例加入表面活性剂和促进剂，充分搅拌20min,得到混合物二；
步骤三、在混合物二中按比例加入固化剂充分搅拌，得到混合物三；
步骤四，在混合均匀后的混合物三中加入引发剂，在温度为10℃下引发聚合，并将聚合后的产物置于恒温恒湿箱中加热固化处理，即得到透波型不饱和聚酯树脂材料，所述恒温恒湿箱中的湿度为65％，温度为65℃，所述固化时间为1-3h。
实施例5
一种透波型不饱和聚酯树脂材料包括以下重量份的原料：
不饱和聚酯树脂110份，环氧树脂10份，苯乙烯5份，表面活性剂2份，引发剂0.05份，异辛酸钴1份，固化剂3份。其中不饱和聚酯树脂的固含量70％，酸值为10mg KOH/g，粘度为2000mpa.s，OH值为45mgKOH/g。
所述环氧树脂的环氧值为5.0，所述固化剂为过氧化二苯甲酰和过氧化二苯酮按摩尔比为1:2混合而成。
所述引发剂为浓度8wt％的过氧化甲乙酮溶液。
该透波型不饱和聚酯树脂材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将不饱和聚酯树脂和环氧树脂、苯乙烯按比例混合，并在室温下搅拌10-30min,得到混合物一；
步骤二、在混合物一中按比例加入表面活性剂和促进剂，充分搅拌30min,得到混合物二；
步骤三、在混合物二中按比例加入固化剂充分搅拌，得到混合物三；
步骤四，在混合均匀后的混合物三中加入引发剂，在温度为5℃下引发聚合，并将聚合后的产物置于恒温恒湿箱中加热固化处理，即得到透波型不饱和聚酯树脂材料，所述恒温恒湿箱中的湿度为70％，温度为50℃，所述固化时间为3h。
检测本发明实施例1-5制备的透波型不饱和聚酯树脂材料的介电性能和机械性能如表1所示。
表1
Figure BDA0002417563160000061
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种透波型不饱和聚酯树脂材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
不饱和聚酯树脂80-120份，环氧树脂5-10份，苯乙烯1-5份，表面活性剂2-3份，引发剂0.02-0.1份、促进剂0.5-1.5份、固化剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的透波型不饱和聚酯树脂材料，其特征在于，所述所述不饱和聚酯树脂的固含量60-70％，酸值为10-30mg KOH/g，粘度为2000-2300mpa.s，OH值为45-55mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的透波型不饱和聚酯树脂材料，其特征在于，所述环氧树脂的环氧值为4.5-5.0。
4.根据权利要求1所述的透波型不饱和聚酯树脂材料，其特征在于，所述表面活性剂为吐温80、脂肪酸甘油酯、司盘60或司盘80中的一种。
5.根据权利要求1所述的透波型不饱和聚酯树脂材料，其特征在于，所述引发剂为浓度5-8wt％的过氧化甲乙酮溶液。
6.根据权利要求1所述的透波型不饱和聚酯树脂材料，其特征在于，所述促进剂为异辛酸钴。
7.根据权利要求1所述的透波型不饱和聚酯树脂材料，其特征在于，所述固化剂为过氧化二苯甲酰和过氧化二苯酮按摩尔比为1:2混合而成。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的透波型不饱和聚酯树脂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将不饱和聚酯树脂和环氧树脂、苯乙烯按比例混合，并在室温下搅拌10-30min,得到混合物一；
步骤二、在混合物一中按比例加入表面活性剂和促进剂，充分搅拌10-30min,得到混合物二；
步骤三、在混合物二中按比例加入固化剂充分搅拌，得到混合物三；
步骤四，在混合均匀后的混合物三中加入引发剂，在温度为0-10℃下引发聚合，并将聚合后的产物置于恒温恒湿箱中加热固化处理，即得到透波型不饱和聚酯树脂材料。
9.根据权利要求8所述的透波型不饱和聚酯树脂材料的制备方法，其特征在于，所述恒温恒湿箱中的湿度为60％-70％，温度为50-70℃。
10.据权利要求8所述的透波型不饱和聚酯树脂材料的制备方法，其特征在于，所述固化时间为1-3h。
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